经典雷达资料-第16章 机载动目标显示(AMTI)雷达-1.doc

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雷达手册
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第16章机载动目标显示（AMTI）雷达

第16章机载动目标显示（AMTI）雷达
FREDM.STAUDAHER
16.1采用AMTI技术的系统
机载搜索雷达最初是为远程侦察机探测舰艇研制的。第二次世界大战后期，美海军研制了几种机载预警（AEW）雷达，用来探测从舰艇雷达天线威力区之下飞近特遣舰队的低空飞机。在增大对空和对海面目标的最大检测距离方面，机载雷达的优点是显而易见的，只要了解下述情况就很清楚了，高度为100ft的天线桅杆，其雷达视线距离只有12nmile，而与其相比，飞机高度为10000ft时，雷达视线距离则为123nmile。
神风突击队袭击造成多艘哨舰的损失引起了机载自主探测与控制站的设想，后来这种系统发展成为一种用于洲际防空的边界巡逻机。
E—2C航空母舰舰载飞机（如图16.1所示）使用机载预警雷达作为其机载战术数据系统中的主要传感器。这种雷达的视界很宽，用于检测海杂波和地杂波背景中的小飞机目标。由于其首要的任务是检测低空飞行的飞机，因此这种雷达就不能靠抬高天线波束的仰角来消除杂波。AMTI雷达系统就是在这种情况下发展起来的[1]~[3]，与前一章中探讨的地面雷达的MTI系统相似[1][4]~[6]。

图16.1带有旋转天线罩的E—2C空中预警机
在截击机火炮控制系统中，AMTI雷达系统还可用来捕捉和跟踪目标。在这种场合中，雷达仅需抑制指定目标附近的杂波。因此，在目标所处的距离和角度扇形区内可将雷达优化到最佳状态。MTI系统也可以装在侦察机或战术歼击-轰炸机上用来检测地面运动的车辆。由于目标速度低，因而采用较高的雷达频率以获得大的多普勒频移。因为背景杂波通常很强，故这些雷达能够有效地采用非相参MTI技术。
高空、高机动、高速度的环境条件及尺寸、重量、功耗的限制给AMTI雷达设计者带来了一系列的特殊问题。本章将专门探讨机载条件下如何处理这些特殊问题。
16.2覆盖范围的考虑
搜索雷达一般要求有360方位角覆盖。这个覆盖范围在飞机上是很难达到的，其原因在于：天线突出机外安装将会增大阻力；使稳定性变差；使结构复杂等问题。当要求扩大垂直覆盖范围时，飞机机身和垂直安定面将使天线方向图变形和受遮挡。从战术要求的分析来看，只需要覆盖一定的扇形区即可。但是这个扇形区相对于机头方向应该在整个360范围内可以变换。这样才能满足下列各种情况下对覆盖范围的要求，即改换航线、遇强风有大偏流角、与风有关的地面跟踪、非标准飞行状态及进出基地的覆盖要求。
16.3平台运动和高度对MTI性能的影响
MTI应能区分出空中动目标和固定的地或海杂波。然而，在飞行状态下，杂波是相对于飞机运动的。可用诸如TACCAR（时间平均杂波相参机载雷达）的技术补偿杂波平均径向速度。
如图16.2所示，杂波的视在径向速度Vr=-Vgcos。式中，Vg为飞机地速，即相对于地面的飞行速度；为到地面一点的视线与飞机速度矢量之间的夹角。图16.3为沿地面等径向速度的轨迹。为使该图归一化，假定地面为一平面，归一化的径向速度Vn=Vr/Vg为方位角和归一化地面距离R/H的函数。此处H为飞机高度。

图16.2几何关系图
0为天线指向角；为视线角；为偏离天线中心的角度；Vg为飞机地速；
Vr为点目标的径向速度；VB为沿天线中心线（瞄准线）的径向速度；
0为天线方位角；为方位角；R为到点目标的地面距离；H为飞机高度

图16.3随飞机距离高度比R/H和方位角变化的归一化等径向速度Vr/Vg的轨迹
与天线指向角0所确定的对应于等径向速度（如图16.2所示中的VB）的单一杂波多普勒频率不同，雷达“看到”的是一段连续速度区间。这就形成了一定宽度的频谱，其形状由与地面相交的天线方向图、杂波的反射率及波束中的速度分布所决定。此外，因为在特定方位角上Vr是随距离变化的，所以中心频率和频谱形状也是随距离和方位角0变化的。
当天线指向前方时，主要影响是由于0随距离变化而引起的中心频率的相应变化。当天线指向与飞机垂直时，主要影响是天线波束宽度内的速度分布以上两者分别称为斜距效应和平台运动效应。
斜距对多普勒偏移的影响
天线瞄准线的速度VB是沿天线中心线（瞄准线）方向上的地速分量，用-Vgcos0表示。如果杂波面和飞机在同一个平面（共面）上，则这个分量等于-Vgcos0，而与距离无关。实际瞄准线速度与共面的瞄准线速度之比值定义为归一化瞄准线速度比
（16.1）
式中，0是天线中心线离开水平面的俯角。图16.4为不同飞行高度下，归一化瞄准线速度比与斜距的关系曲线，其考虑了地球曲率。对小于15mile的斜距来说，这个变化是很急剧的。
杂波频谱的中心应落在AMTI滤波器的凹口（即最小响应区）以得到最大的杂波抑制